terça-feira, 25 de fevereiro de 2014

Caderno do aluno -9º ano - volume 1 - Situação de aprendizagem 1 - Propriedades dos materiais - resultados de interações

ESTADOS FÍSICOS, FENÔMENOS E PROPRIEDADES DA MATÉRIA.

CONCEITO DE QUÍMICA

É a ciência que estuda a natureza dos materiais, as as transformações e as variações de energia que acompanham as mesmas.

1. CONCEITOS PRELIMINARES

Matéria: é tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço. Exemplo: granito, madeira, ferro.

Corpo: É qualquer porção limitada da matéria. Exemplo: pedaço de granito, tábua de madeira, barra de ferro.

Objeto: é um corpo que possui aplicações úteis ao homem. Exemplo: estátua de granito, mesa de madeira, grade de ferro.

Energia: Energia é a capacidade de realizar trabalho, é tudo que pode modificar a matéria, por exemplo, na sua posição, fase de agregação, natureza química. É também tudo que pode provocar ou anular movimentos e causar deformações.

Desse modo, podemos conceituar energia como tudo aquilo que pode modificar a estrutura da matéria, provocar ou anular movimentos e, ainda, iluminar aquecer e resfriar pode até causar sensações.

Princípio da conservação de matéria e energia: A matéria e energia não podem ser criadas nem destruídas; podem somente ser transformadas.

Lei da Conservação da Massa: "A soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos".

Ou ainda, "Na natureza, nada se cria, nada se perde; tudo se transforma".

2. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

2.1. TIPOS DE ESTADOS FÍSICOS
As substâncias presentes na natureza podem se apresentar sob três formas: sólida, líquida e gasosa.

Sólido (S)	forma definida - volume definido partículas fortemente unidas, bem arrumadas e com movimento vibratório discreto
Líquido (L)	forma variável - volume definido partículas levemente unidas, havendo certa liberdade de movimento
Gasoso (G)	forma variável - volume variável partículas livres umas das outras, havendo total liberdade de movimento

2.2. MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICOS
As substâncias variam seu estado físico de acordo com a temperatura e pressão. Existem diferentes tipos de mudanças de estado, as quais podem se dividir em dois grupos.

→ Mudanças que ocorrem com ganho de energia:

a) FUSÃO - passagem do estado sólido para o líquido.
b)VAPORIZAÇÃO - passagem do estado líquido para o gasoso. Se subdivide em três casos:

Evaporação - passagem lenta que se processa espontaneamente.

Ebulição - passagem rápida que se processa sempre numa determinada temperatura.

Calefação - passagem muito rápida.

c) SUBLIMAÇÃO – é a passagem direta do estado sólido para o gasoso.

→ Mudanças que ocorrem com perda de energia:

a) LIQUEFAÇÃO OU CONDENSAÇÃO - passagem do estado gasoso para o líquido.
b) SOLIDIFICAÇÃO - passagem do estado líquido para o sólido.
c) SUBLIMAÇÃO – é a passagem direta do estado gasoso para o sólido.

2.3 SISTEMAS
A partir das noções de matéria e energia, podemos classificar os sistemas em função da sua capacidade de trocar matéria com o meio ambiente.

Sistema Aberto → tem a capacidade de trocar tanto matéria quanto energia com o meio ambiente.
Exemplo. Água em um recipiente aberto ( a água absorve a energia térmica do meio ambiente e parte dessa água sofre evaporação).

Sistema Fechado → tem a capacidade de trocar somente energia com o meio ambiente. Esse sistema pode ser aquecido ou resfriado, mas a sua quantidade de matéria não varia.
Exemplo. Um refrigerante fechado.

Sistema Isolado → Não troca matéria nem energia com o meio ambiente.
Observação: a rigor não existe um sistema completamente isolado.
Exemplo. Garrafa térmica.

3. FENÔMENOS
Dividem-se em: físicos, químicos, físico-químicos e biológicos.

• Físicos - não alteram a natureza das substâncias. Exemplo: fusão, dilatação.
• Químicos -. alteram a natureza das substâncias. Exemplo: combustão, oxidação (ferrugem).
• Físico-químicos - mescla características dos dois anteriores.
• Biológicos - são os fenômenos que ocorrem com os seres vivos. Exemplo: metabolismo, reprodução.

4. PROPRIEDADES DA MATÉRIA

4.1 PROPRIEDADES GERAIS
São as propriedades da matéria observadas em qualquer corpo, independente da substância de que é feito.

Compressibilidade	Propriedade da matéria que consiste em ter volume reduzido quando submetida à determinada pressão.
Divisibilidade	Propriedade que a matéria tem se reduzir-se em partículas extremamente pequenas.
Elasticidade	Propriedade que a matéria tem de retornar seu volume inicial após cessada a força que causa a compressão.
Extensão	Propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço. O volume mede a extensão de um corpo.
Impenetrabilidade	Dois corpos não podem ocupar simultaneamente o mesmo lugar no espaço no mesmo período de tempo.
Indestrutibilidade	A matéria não pode ser criada nem destruída, apenas transformada.
Inércia	Propriedade que a matéria tem em permanecer na situação em que se encontra, seja em movimento, seja em repouso. Quanto maior for à massa de um corpo, mais difícil alterar seu movimento, e maior a inércia. A massa mede a inércia de um corpo.

4.2 PROPRIEDADES ESPECÍFICAS
São as propriedades que variam conforme as substâncias de que é feita.

Brilho	É a propriedade que faz com que os corpos reflitam a luz de modo diferente.
Cor	Diferentes materiais apresentam diferentes cores.
Densidade	É também chamada de massa específica de uma substância, pela razão (d) entre a massa dessa substância e o volume por ela ocupado.
Ductibilidade	Propriedade que permite transformar materiais em fios.
Dureza	É definida pela resistência que a superfície oferece quando riscada por outro material.
Magnetismo	Algumas substâncias têm a propriedade de serem atraídas por ímãs, as substâncias magnéticas.
Maleabilidade	Propriedade que permite à matéria ser moldada.

4.3 PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS
São aquelas percebidas pelos nossos sentidos.

Audição

Olfato

Paladar

Tato

Visão

4.4 PROPRIEDADES QUÍMICAS
São propriedades que mostram a transformação de uma substância em outra.
Exemplo: a queima completa da glicose formando CO₂ e H₂O, a oxidação de uma placa de ferro formando a ferrugem.

4.5 PROPRIEDADES FÍSICAS
São propriedades que podem ser medidas, não alterando sua estrutura.
Exemplo: ponto de fusão, ebulição densidade.

Caderno do aluno -9º ano - volume 1 - Situação de aprendizagem 2 - Propondo modelo explicativos

AULA PRÁTICA 01

Objetivo: Mostrar que, a certa temperatura, os materiais mudam de estado.

Contexto: A troca de calor entre materiais, ou seja, propagação de energia térmica pode causar mudanças nos materiais que trocam energia. As principais mudanças que podem ocorrer num material devido à variações de sua energia térmica são: variação da temperatura, variação de volume e mudança de estado físico. Todos os materiais são formados por moléculas (menor parte da matéria que conserva as características de uma substância), sendo que a maioria dos materiais que encontramos na natureza é formada pela mistura de diferentes substâncias. O efeito do aumento de energia térmica num material é o aumento da velocidade com que as moléculas se movem (vibram) no material. O aumento de temperatura se dá por que a temperatura que sentimos é um indicativo da energia cinética com que as moléculas estão vibrando, ou seja, o quão rápido as moléculas estão se movimentando. O estado físico de um material, sólido, líquido ou gasoso, é devido à interação elétrica existente entre as moléculas das substâncias de que é formado o material. Com o aumento da energia térmica das moléculas, ou seja, com o aumento da intensidade com que vibram as moléculas, chega-se a certa temperatura onde a intensidade da vibração é suficiente para superar a interação molecular existente. Então ocorre a mudança de estado. As moléculas de um sólido vibram em torno de uma posição fixa; na mudança para o estado líquido as moléculas deixam de ter esta posição fixa de vibração, e com isso podem se deslocar de um lugar para outro. Na mudança do estado líquido para o gasoso, as moléculas deixam de ter interações entre si e passam a se movimentar para qualquer direção, se movendo pelo ambiente todo em que estiver o gás. A diminuição da quantidade de energia térmica simplesmente faz com que os mesmos fenômenos aconteçam, só que em ordem contrária.

Idéia do experimento: A idéia é usar parafina e provocar mudanças de estado: de sólido para líquido, de líquido para sólido e de líquido para gasoso. Primeiramente aquece-se um pedaço parafina, que é sólido, até que ocorra a mudança para o seu estado líquido. Depois se deixa o líquido esfriar até que ele volte a ser sólido. Posteriormente aquece-se a parafina sólida até que haja a sua mudança para o estado líquido e, em seguida, gasoso.

Materiais utilizados: Velas, caixa de palitos de fósforo, uma colher sopa e estilete.

Montagem

• Retire com o estilete cerca de três milímetros cúbicos de parafina do lado da vela. •Coloque na colher a parafina que foi retirada.

• Acenda a vela e a fixe em algum lugar.

• Segure a colher logo acima da chama da vela.

• Espere a parafina derreter.

• Retire a colher de cima da chama e espere a parafina esfriar até voltar para o seu estado sólido. •Volte a segurar a colher logo acima da chama da vela.

• Espere até que a parafina se decomponha, passando para o estado gasoso.

Comentários

•Não toque na parafina ou na parte da colher que é aquecida pela vela, pois eles estarão muito quentes.

•No experimento não foi feito a passagem do estado gasoso para o líquido, pois a parafina é um derivado do petróleo formado de várias substâncias diferentes e na mudança para o estado gasoso as diferentes substâncias se separam. Portanto, o que realmente ocorre é uma decomposição da parafina em seus diferentes componentes. Logo, concluí-se que na mudança de estado da parafina para a forma gasosa é impossível reverter o processo, assim como foi feito quando a parafina mudou do estado sólido para o líquido.

•Na passagem do estado líquido para o sólido, para tornar o processo mais rápido pode-se encostar a colher num material bom condutor de calor, como o piso da sala, uma pia de pedra ou aço, etc.

•Ficarão resíduos na colher após a decomposição da parafina. Para limpar a colher, use esponja de aço (Bombril).

Fonte: Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru TMO/FCL

Pense um Pouco!

O iodo () é um sólido de cor castanha. Ao ser aquecido libera vapores violeta, que se transformam em iodo sólido ao encontrarem uma superfície fria. Explique e dê o nome dos fenômenos observados.

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Durante a ebulição da água destilada (água pura) a temperatura não se modifica, ao passo que, durante a ebulição da água do mar, a temperatura continua aumentando. Pense um pouco e explique esse fato.

À mesma temperatura (por exemplo, à temperatura ambiente) é possível observarmos materiais no estado sólido, outros no estado líquido e outros no estado gasoso.
Aos nossos olhos, os sólidos, os líquidos e os gases têm respectivamente: (completa os espaços, (utilizando as seguintes palavras: própria ou variável ou constante) de modo a fazeres referência às propriedades macroscópicas)

Sólidos
Forma:____________________; Volume: _______________________________.

Líquidos
Forma: ___________________; Volume: _________________________________.

Gases
Forma: ____________________; Volume: __________________________________